单片微型计算机原理及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国水利水电出版社

作者:赵秀珍

出品人:

页数:247

译者:

出版时间:2001-08

价格:22.00元

装帧:平装

isbn号码:9787508406992

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 微型计算机
• 原理
• 应用
• 电子技术
• 嵌入式系统
• 数字电路
• 汇编语言
• 8051
• 计算机基础

《微控制器系统设计与开发实践》 本书深入探讨了现代微控制器（MCU）在嵌入式系统设计中的核心地位及其广泛应用。不同于传统的单片微型计算机原理，本书将视角聚焦于当下流行的32位ARM Cortex-M系列微控制器，例如STM32、ESP32等，详细阐述其内部架构、指令集、中断系统、存储器管理单元（MMU）以及外设接口（如ADC、DAC、SPI、I2C、UART、PWM、USB、Ethernet等）的工作原理和编程模型。 在系统设计层面，本书从需求分析出发，引导读者进行高效的MCU选型，评估不同系列MCU的性能、功耗、成本及开发生态。我们将详细介绍嵌入式系统的硬件设计流程，包括电源管理、时钟树配置、存储器扩展、信号完整性以及EMC/EMI考量。重点讲解如何利用模块化设计思想，构建可复用、可扩展的嵌入式硬件平台，并结合实际案例展示PCB设计和优化的技巧。 软件开发方面，本书强调实时操作系统（RTOS）在复杂嵌入式系统中的应用。我们将深入剖析FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS的内核机制，包括任务调度、进程间通信（IPC）、内存管理、中断处理以及低功耗管理策略。读者将学习如何使用RTOS构建高效、可靠的多任务嵌入式应用程序，并掌握多线程编程、信号量、互斥锁、消息队列等核心概念。 此外，本书还将涵盖嵌入式软件开发的高级主题，例如： 驱动程序开发：从底层寄存器操作到 HAL 库的应用，详细讲解各类外设驱动的编写、调试和优化，以及如何进行中断服务例程（ISR）的设计。 嵌入式通信协议：深入介绍CAN、LIN、Modbus、MQTT等在工业自动化、物联网（IoT）领域常用的通信协议，并提供相应的MCU实现方案。 低功耗设计：分析MCU的各种低功耗模式，讲解如何通过软硬件协同设计，实现极致的能效比，以满足电池供电设备的严苛要求。 嵌入式安全：探讨嵌入式系统面临的安全威胁，并介绍加密算法、安全启动、固件签名、访问控制等安全防护措施。 调试与测试：详细介绍JTAG/SWD调试接口的使用，以及逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具的应用。本书还将分享单元测试、集成测试和系统测试的方法论，确保产品质量。 固件更新与OTA：讲解如何在嵌入式设备中实现安全的固件空中升级（OTA）机制，以及相关的软件架构设计。 物联网（IoT）解决方案：结合实际项目，展示如何利用Wi-Fi、蓝牙、LoRa等无线通信技术，构建完整的物联网解决方案，并介绍云平台对接和数据分析。 本书的特色在于理论与实践的紧密结合。每个章节都配有丰富的代码示例、电路图和实际操作指导，引导读者动手实践。通过学习本书，读者将能够独立完成从硬件选型、原理图设计、PCB布局到软件开发、调试测试的完整嵌入式系统开发流程，并具备解决实际工程问题的能力。本书适合高等院校相关专业的学生、嵌入式系统工程师、硬件工程师、软件工程师以及所有对微控制器系统设计与开发感兴趣的读者。

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这本书的作者显然是一位经验丰富的嵌入式工程师，他在讲解过程中，总是能够分享一些宝贵的开发经验和“黑技巧”。例如，在介绍中断服务程序的设计时，作者特别强调了中断嵌套、中断优先级、以及中断退出时机等关键点，并提供了相应的优化方案。我特别喜欢书中关于ADC多通道采样的讲解，它详细地阐述了如何通过软件和硬件配合，实现对多个模拟信号的连续、高效采集，并提供了相应的应用电路和编程示例。此外，书中还对各种显示接口，如LCD接口、OLED接口等进行了详细的介绍，并提供了相应的应用电路和编程示例，这使得我能够方便地实现单片机与各种显示设备的数据交互。这本书的价值在于它不仅仅传授知识，更重要的是传授一种解决问题的思路和方法。

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这本书的内容深度和广度都令人赞叹，它从最基础的数电概念开始，逐步深入到复杂的微处理器架构和通信协议。作者在介绍逻辑门、触发器、寄存器等基本数字电路元件时，都配有清晰的电路图和工作原理描述，为理解更高级的概念打下了坚实的基础。我特别欣赏书中关于ADC采样和量化的讲解，它详细地阐述了采样定理、量化误差等概念，并提供了相应的应用电路和编程示例，这对于处理模拟信号采集和处理的场景至关重要。此外，书中还对各种电源管理技术，如低功耗模式、时钟门控等进行了详细的介绍，并提供了相应的应用电路和编程示例，这对于开发便携式和节能型嵌入式设备非常有帮助。这本书的价值在于它提供了一个完整的知识框架，让我能够将零散的知识点串联起来，形成一个有机整体。

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这本书在理论讲解和实践操作之间找到了一个完美的平衡点。作者在讲解每一个硬件模块时，都会同时提供相应的软件控制方法，并且给出了大量可以直接运行的代码示例。我特别喜欢书中关于SPI通信协议的讲解，它详细地阐述了SPI的时序、主从模式、数据传输格式等，并提供了相应的硬件接口电路和软件驱动程序，这使得我能够轻松地实现单片机与其他SPI设备之间的高速数据通信。此外，书中还对各种存储器接口，如SD卡接口、EEPROM接口等进行了详细的介绍，并提供了相应的应用电路和编程示例，这使得我能够方便地扩展单片机的存储容量。这本书的实践性体现在它能够让你在短时间内掌握核心技能，并能快速地将所学知识应用于实际项目中。

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在学习这本书的过程中，我最大的感受就是它的系统性和全面性。作者并没有停留在对某个特定型号单片机的介绍，而是从单片机的发展历程、基本架构、指令系统、编程语言等多个维度进行了深入的阐述，为读者构建了一个完整的知识体系。书中对C语言在单片机开发中的应用进行了详细的讲解，包括指针、结构体、位操作等关键概念，以及如何利用C语言高效地访问硬件资源。我尤其喜欢书中关于实时操作系统（RTOS）的介绍，它不仅解释了RTOS的核心概念，如任务调度、进程通信、内存管理等，还提供了一些常见的RTOS应用案例，让我对如何构建复杂、实时的嵌入式系统有了初步的认识。作者在讲解代码实现时，也特别注重代码的规范性和可读性，这对于培养良好的编程习惯非常有益。通过这本书的学习，我不仅掌握了单片机的硬件原理，还提升了软件开发能力，为我日后在嵌入式领域的深入探索打下了坚实的基础。

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这本书的封面设计简洁大气，封面的配色也十分沉稳，一眼就能看出其内容与技术类书籍相关。翻开书的第一页，扑面而来的是扎实的理论基础和严谨的逻辑推理，仿佛置身于一个精密运转的电子世界。作者在开篇就为我们描绘了单片微型计算机在现代科技中的重要地位，以及它如何渗透到我们生活的方方面面，从智能家居到工业自动化，无处不见其身影。我尤其喜欢作者在介绍基础概念时所采用的比喻和类比，它们生动形象，将原本枯燥的技术术语变得易于理解。例如，将CPU比作大脑，将内存比作工作台，将输入输出端口比作人体的感官和肢体，这些贴切的比喻极大地降低了初学者的学习门槛。书中对冯·诺依曼体系结构的讲解更是细致入微，不仅阐述了其基本组成部分，还深入剖析了指令流水线、中断处理等核心机制，让我对计算机的工作原理有了更深层次的认识。而且，作者在讲述过程中，非常注重理论与实践的结合，每一个概念的提出，都会伴随着相应的应用实例，这使得学习过程既充实又不枯燥，能够清晰地感受到理论知识如何转化为解决实际问题的强大工具。

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这本书的语言风格非常平实易懂，没有使用过多晦涩难懂的专业术语，即使是初学者也能轻松理解。作者在介绍各种数据类型和存储器组织时，都通过清晰的图示和表格来辅助说明，让我能够直观地理解数据在内存中的存储方式。我特别喜欢书中关于ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的讲解，它详细地阐述了它们的工作原理、转换精度、采样率等关键参数，并提供了相应的应用电路和编程示例，让我能够将模拟信号处理的能力融入到我的项目中。此外，书中还对各种通信协议，如UART、SPI、I2C等进行了详细的介绍，并提供了相应的硬件接口电路和软件驱动程序，这对于实现单片机与其他设备之间的数据交换至关重要。通过阅读这本书，我不仅学会了如何操作单片机，更重要的是，我开始理解了它们是如何在复杂的电子系统中扮演关键角色的。

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阅读这本书的过程，就像是在经历一场循序渐进的知识探索之旅。作者从最基本的二进制、十进制、十六进制转换开始，逐步引导读者理解计算机内部的数据表示和运算方式。我特别喜欢书中关于定时器/计数器在PWM波生成中的应用讲解，它详细地阐述了如何通过设置定时器的工作模式、预设值、匹配值等参数，来精确地生成各种频率和占空比的PWM波，并提供了相应的应用电路和编程示例。此外，书中还对各种输入捕获功能，如测量脉冲宽度、频率等进行了详细的介绍，并提供了相应的应用电路和编程示例，这使得我能够精确地测量外部输入的信号参数。这本书的严谨性和系统性，让我在掌握单片机技术的同时，也对计算机科学的基础理论有了更深刻的理解。

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这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老师，在引导着我一步步深入理解单片机的奥秘。作者在讲解过程中，总是会穿插一些开发经验和注意事项，例如如何优化代码以提高执行效率，如何处理功耗问题以延长电池寿命，以及如何进行EMC（电磁兼容性）设计以保证系统的稳定性。我特别喜欢书中关于存储器映射和内存访问的讲解，它详细地阐述了不同类型的存储器，如RAM、ROM、Flash等，以及它们在单片机系统中的作用和访问方式。此外，书中还对各种外设模块，如PWM（脉冲宽度调制）控制器、GPIO（通用输入输出）端口等进行了详细的介绍，并提供了相应的应用电路和编程示例，这使得我能够灵活地控制各种硬件设备。这本书让我对单片机的理解更加透彻，也让我对未来的嵌入式开发充满了信心。

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这本书的案例分析部分尤为精彩，作者选取了许多贴近实际应用的典型案例，例如智能交通信号灯控制、电子温度计、步进电机驱动等，并对这些案例的硬件设计、软件实现、调试过程进行了详细的讲解。我特别欣赏书中关于PID（比例-积分-微分）控制算法的讲解，它不仅解释了PID算法的原理，还提供了在单片机上实现PID控制的详细步骤和代码示例，这对于进行精确的闭环控制非常有帮助。此外，书中还对常用的调试工具，如示波器、逻辑分析仪等的使用方法进行了介绍，并提供了相应的调试技巧，这使得我在遇到问题时能够更加从容地进行排查和解决。这本书的实践性很强，读完之后，我感觉自己仿佛已经掌握了一套完整的单片机开发流程，可以直接投入到实际的项目开发中。

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这本书的排版设计也给我留下了深刻的印象，每一页的内容都清晰明了，重点信息也得到了恰当的突出，阅读起来非常舒适。作者在介绍各种指令集和寻址方式时，总是能够用图表和流程图来辅助说明，这对于理解复杂的逻辑运算非常有帮助。我特别欣赏书中关于中断机制的讲解，它详细地阐述了中断的产生、中断向量、中断服务程序的执行过程，以及各种中断优先级如何协调工作，这对于编写高效、稳定的嵌入式程序至关重要。此外，书中还对各种外设接口，如串行通信接口、并行接口、定时器/计数器等进行了详尽的介绍，并提供了丰富的代码示例，让我能够快速上手，将理论知识应用到实际的硬件控制中。作者在讲解过程中，总是能够预见到读者可能遇到的困惑，并提前给出解答，这种细致周到的写作风格，让我在学习过程中少走了很多弯路。对于那些希望深入了解单片机底层原理，并能独立设计和开发嵌入式系统的读者来说，这本书无疑是一本不可多得的宝藏。

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